BAB I
PENDAHULUAN

Minyak mentah adalah campuran hidrokarbon kompleks terdiri dari maltenes dan asphaltenes, selain karena karakteristik molekul mereka, minyak dan air yang bercampur, tetapi ketika minyak diproduksi, produksi simultan air tidak dapat dihindari. Setelah produksi dimulai, baik minyak dan air yang diangkut melalui pipa, penyimpanan tank. Energi yang digunakan selama ekstraksi dan transportasi menghasilkan turbulensi mempromosikan pencampuran kedua fase, sehingga ke biner dan terner jenis emulsi, seperti: air / minyak (w / o), minyak / air (o / w), air / minyak / air (w / o / w), dan minyak / air / minyak (o / w / o). Emulsi bisa sangat stabil. Stabilitas emulsi ini terutama tergantung pada komposisi minyak mentah. Emulsi minyak mentah berbeda dalam komposisi dari deposito ke yang lain [1].
Air diemulsikan dalam minyak mengandung garam-garam anorganik, terutama natrium, magnesium, klorida kalsium, karbonat dan sulfat, dan besi sulfida dan oksida. Jika semua dari garam-garam anorganik tidak dihapus dapat menyebabkan berbagai masalah dalam proses pemurnian selanjutnya.
Untuk tujuan ekspor, minyak mentah harus mengandung air maksimal 0,5% dan dengan kadar garam lebih rendah dari 50 mg/L, sehingga pemecahan air-emulsi minyak mentah demikian substansial dalam langkah memproses produksi minyak. Penghilangan air dilakukan untuk alasan teknis, dalam rangka untuk mengurangi kerusakan korosi, untuk mencegah transportasi yang mahal, dan untuk mengurangi kandungan garam. Awalnya mentah desalting, yang menghilangkan garam dan kontaminan lainnya dari minyak mentah terutama dilakukan sebagai tindakan preventif untuk mengurangi biaya korosi. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, desalinasi teknologi telah menjadi lebih penting, untuk menghindari panas exchanger fouling, dan untuk mencegah deaktivasi katalis yang digunakan di tahap proses pemurnian selanjutnya [2].
Secara tradisional, pemecahan air dalam emulsi minyak dicapai dengan penambahan sejumlah kecil demulsifier (puluhan dari ppm, hingga 1000 ppm) untuk minyak mentah disimpan dalam tangki pemisahan, sebelum dipompa. Demulsifiers diharapkan untuk melakukan fungsi yang berbeda selama penghapusan air, misalnya, mengubah sifat reologi dari lapisan antarmuka, mendestabilisasi pengemulsi minyak lapisan endogen, dan menggusur air, menghasilkan pemisahan fasa [4]. Demulsifiers paling banyak digunakan saat ini dalam industri minyak adalah resin alkil fenol formaldehida-, kopolimer polypropylene oksida - oksida polietilen, amina teralkoksilasi, epoxy resin jenis dan teralkoksilasi campuran dari mereka [5-14].
Baru-baru ini karakterisasi minyak mentah Meksiko [19-21], dan analisis emulsi mereka sudah mulai [22], serta penerapan dari jenis novel demulsifier untuk minyak mentah berat, berdasarkan kopolimer blok bifunctionalized dengan amina [23]. Itu juga menetapkan bahwa parameter utama mengendalikan destabilisasi antarmuka air-minyak, minyak mentah selama Proses dehidrasi, adalah berat molekul rata-rata dan polidispersitas dari polimer yang digunakan sebagai demulsifiers [24]. Makalah ini menyajikan aplikasi jenis novel kopolimer untuk penghapusan air dalam minyak mentah super berat Meksiko.

BAB II
METODE PENELITIAN 2.1 Karakterisasi minyak mentah
Pencobaan Fisik: Spesifik gravitasi diukur sesuai dengan metode ASTM D-287 , viskositas kinematik ditentukan sesuai dengan ASTM D-445 , nilai rata-rata molekul berat (Mn) yang diperoleh langsung dari pengukuran titik beku depresi dekana-jenuh solusi benzena dengan menggunakan sebuah cryoscope minyak (Cryette No.1 Model 5009), belerang ditentukan sesuai dengan ASTM D-4294, lilin isi diukur sesuai dengan norma UOP-46 dan konten asphaltene diperoleh sesuai dengan metode ASTM D-2007. Sampel minyak minyak mentah Meksiko difraksinasi dalam kondisi jenuh, aromatik dan resin, setelah deasphalting (SARA) dengan metode HPLC dengan Spherisorb Air NH2 Kolom 10 µm (20 x 250 mm) preparatif, dengan menggunakan pelarut n-heptana untuk fraksi jenuh dan aromatik, dan kloroform untuk resin.
Osmometry: fraksi SARA dilarutkan dalam toluena dikarakterisasi dengan Model Wescan tekanan uap 232 osmometer (VPO). Osmometer ini memiliki batas deteksi 5×10-6 mol/L ketika digunakan dengan toluena. Berat molekul rata-rata minyak mentah diperoleh dari rata-rata berat molekul osmometry masing-masing fraksi SARA (Mw =∑ iwi . Mi). 2.2 Evaluasi Demulsifikasi
Minyak mentah untuk pengujian dituangkan ke dalam serangkaian botol dengan dimasukkan dan ditutup. Dalam setiap botol minyak mentah ditambahkan sampai tanda 100 mL. Semua botol ditempatkan dalam bak air dengan suhu dikontrol pada 358 K untuk jangka waktu 30 menit. Sebuah alikuot dari kopolimer blok yang berbeda dilarutkan dalam xilena kemudian dimasukkan dalam masing-masing botol, kecuali satu (kosong) yang tertutup hanya dengan xylene, semua botol itu diguncang selama 2 menit pada tingkat 2 guncangan per detik. Setelah pencampuran, kopolimer blok ditempatkan lagi di bak termal dan pecahnya air emulsi minyak dibacakan selama waktu evaluasi. Hasil Botol Pengujian dikonfirmasi oleh Karl Fisher metode ASTM-E 203-08 dan sisa rata-rata kandungan air 2% ditentukan.
2.3. Prosedur Sintesis
2.3.1. Sintesis kopolimer blok non-fungsi
Serangkaian kopolimer blok, dengan urutan pusat polypropylene oksida, dan segmen dua sisi dari polietilen oksida disusun oleh polimerisasi pembukaan cincin anionik (AROP). Reaksi dilakukan pada reaktor baja (Parr) dengan laju pengendalian pengadukan digital, serta tekanan dan kontrol suhu. Kalium etilen glycoxide dipekerjakan sebagai inisiator selama langkah polimerisasi pertama. Prosedur umum untuk mempersiapkan kopolimer (POEy-POPx-POEy) diberikan tempat lain. Dalam semua kasus polimerisasi dilakukan pada 353 K dan rasio PO / EO dari 70/30 % b/b.
2.3.2. Bifungsionalisasi dari kopolimer blok
Sintesis dari, x-diamino-polioksietilena-polioksipropilena- polioksietilena. Langkah pertama, tosylation. Dalam suatu labu balon dilengkapi dengan pengaduk magnet dan termometer ditempatkan 9,1 mmol kopolimer blok, menambahkan 50 mL diklorometana dan diagitasi selama 40 menit. Selanjutnya, labu reaksi ditempatkan dalam penangas es dan ketika suhu mencapai kisaran 278 K, 27,3 mmol trietilamina perlahan-lahan ditambahkan, 21,4 mmol klorida tosil, dan 0,9 mmol N, N-dimethylaminopyridine. Reaksi diaduk pada suhu kamar selama 6 jam,setelah itu dicuci dengan air suling berturut-turut (3×50 mL) 0,05 N HCl (3×50 mL) dan dikeringkan dengan natrium sulfat. Akhirnya, fase organik dipisahkan dan dipekatkan dibawah tekanan.
Langkah kedua, substitusi nukleofilik. Dalam suatu labu balon dipasang dengan pengaduk magnetik dan-kondensor ditempatkan 6,1 mmol a, x-ditosyl ester dari kopolimer blok dan dilarutkan dalam 50 mL toluena, setelah itu ditambahkan 15,7 mmol sekunder amina dan dipanaskan sampai refluks selama 20 jam. Pelarut dihilangkan dengan mengurangi tekanan, dan dilarutkan dalam diklorometana (50 mL), campuran dicuci dengan air suling (3×50 mL) dan dikeringkan dengan magnesium sulfat. Pelarut dihilangkan dengan mengurangi tekanan. Penggantian gugus tosil dan laju reaksi yang dipantau oleh 13C NMR untuk mengkonfirmasi penghapusan lengkap gugus ini, atas dasar sinyal antara 144 dan 110 ppm.
Kopolimer blok BC-3 ini difungsikan oleh metode dijelaskan di atas dengan senyawa amina berikut: N-butil, N-etanol-amina (difungsikan blok kopolimer FC-1), amonium hidroksida (difungsikan copolymer FC-2), N-metil, N-piperidin (difungsikan copolymer FC-3) dan morpholine (Kopolimer difungsikan FC-4).

BAB III
PEMBAHASAN

Semua kopolimer menunjukkan nilai indeks polidispersitas (I) lebih rendah dari 1,10. Sehingga semua dapat dianggap sebagai polimer monodispersi. Perilaku termal dari kopolimer blok yang difungsikan ditunjukkan pada gambar 3. Menurut hasil, tercatat bahwa empat senyawa, pada suhu rendah mengalami pengurangan massa yang sangat sedikit, karena migrasi air tersumbat dalam materi. Satu-satunya molekul yang menunjukkan degradasi termal pada suhu yang lebih rendah (523 K) adalah kopolimer FC-4. Sebaliknya, kopolimer FC-2, dengan gugus -NH2 terikat pada ujung kopolimer, menunjukkan perlawanan terbesar degradasi termal (degradasi dimulai pada 623 K). Evaluasi termal kopolimer yang difungsikan tersebut memastikan aplikasi hipotetis mereka hingga 543 K tidak mengalami perubahan drastis dalam strukturnya, evaluasi ini menunjukkan bahwa bahan kimia ini termal stabil untuk evaluasi botol uji dalam rentang suhu yang dapat diterima. Sehingga dapat disimpulkan bahwa analisis termogravimetri cukup tepat untuk menunjukkan bahwa produk tidak menimbulkan masalah degradasi termal di aplikasi (di bawah 423 K).
Tiga sampel minyak mentah Meksiko diserahkan ke lengkap karakterisasi, hasilnya dilaporkan dalam Tabel 2. Hal ini juga penting untuk diketahui bahwa tingginya kandungan garam dan air dalam sampel minyak mentah super berat. Dua jenis berat molekul rata-rata ditentukan; Mn oleh cryoscopy (minyak lengkap) dan Mw bobot molekul rata-rata dari masing-masing fraksi SARA ditandai dengan osmometry. Hasil dilaporkan pada Tabel 3. Sebuah perkembangan kontinu Mn yang diamati untuk tiga minyak mentah, dari 241 sampai 412 g/mol. Namun, perkembangan ini lebih ditekankan oleh Mw, karena pengaruh besar komponen resin dan asphaltenes. Selain itu, dimensi molekul semacam komponen yang lebih besar daripada berat molekul dalam minyak mentah berat dan ringan. Hal ini juga harus menganggap bahwa asphaltenes mengalami agregasi. Agregasi ini akan memberikan kontribusi untuk meningkatkan stabilitas emulsi dan berat molekul rata-rata minyak bumi. Oleh karena itu, Mw minyak mentah dapat digunakan sebagai parameter untuk menghubungkan tingkat kesulitan untuk memecahkan emulsi W / O [24]. Agregasi dari asphaltenes di sekitar tetesan air mempersulit difusi demulsifier melalui antarmuka W / O dan interaksi dari segmen kopolimer hidrofilik dengan fase berair.
Fraksi yang paling melimpah di minyak mentah super berat adalah resin (64% berat) dan asphaltenes (15% berat), masing-masing dengan berat molekul tinggi. Fitur ini sangat terkenal dalam hal asphaltenes dengan berat molekul besar rata-rata (14000 g/mol). Perhitungan rata-rata dari empat molekul bobot dari fraksi minyak mentah super berat mengungkapkan nilai dari Mw = 2.826 g/mol.
3.1. Perbandingan penilaian demulsifiers minyak mentah super berat
Serangkaian sintesis kopolimer non-fungsi (POEy-POPx-POEy) dievaluasi sebagai demulsifiers minyak mentah berat (Gbr. 4). Berat molekul optimum demulsifier yang sesuai untuk penghapusan air maksimal diamati, dalam hal ini Mw = 2200 g/mol. Telah ditunjukkan dengan menggunakan studi dispersi partikel disipatif (DPD) [24], bahwa untuk setiap minyak mentah, dengan komposisi SARA tertentu, ada panjang polimer yang optimal. Rantai terlalu pendek cenderung berdifusi terlalu lambat dalam matriks minyak mentah, sedangkan terlalu besar kopolimer aglomerat, cluster tersebar jauh dari antarmuka air-minyak. Hanya kopolimer dengan berat molekul optimal menyebar secara cepat melalui minyak bumi dan mendestabilisasi antarmuka air-minyak, sehingga parameter yang paling penting menentukan kinerja demulsifier dari kopolimer blok adalah rantai panjang dan komposisi kimia.
Pada gambar 5, dimana dua minyak yang berbeda, ringan dan berat, yang terkandung dalam sepasang botol, dosis dua kopolimer masing-masing dengan berat molekul yang berbeda. Dapat diamati bahwa air diemulsikan dalam minyak mentah ringan (Mw = 498 g/mol, 30 API) mudah dihapus ketika kopolimer pendek. Kopolimer rendah sekali atau null berpengaruh pada destabilisasi emulsi. Air diemulsikan dalam minyak mentah (Mw = 762 g/mol, 21 API) yang ditarik dari minyak bumi dengan cara yang sama ketika rantai polimer lebih panjang dibandingkan digunakan dalam minyak mentah ringan. Akibatnya jelas bahwa kopolimer dengan berat molekul yang memadai harus digunakan untuk setiap jenis minyak bumi. Hal ini juga penting untuk monodispersiti kopolimer, mengingat bahwa polidispersi, yang mengandung campuran terlalu pendek atau terlalu panjang rantai, akan menunjukkan kinerja rendah sebagai demulsifiers. Untuk kasus spesifik minyak mentah super berat dikaji dalam tulisan ini, yang nilai optimal berat molekul rata-rata sesuai dengan ukuran dilaporkan pada Gambar. 4, antara 2200 dan 2.350 g / mol.
Demulsifiers komersial didasari oleh pemutus emulsi, promotor koalesensi, dan komponen clarifier. Identitas, jumlah komponen dan analisis dari tiga formulasi komersial diberikan oleh Departemen Teknis Meksiko Petroleum Institute. Ketiga formulasi polimer komersial, dilambangkan sebagai CPF-1, CPF-2, CPF-3 dan CPF-4 (Tabel 4 dan 5), secara luas digunakan untuk dehidrasi minyak mentah Meksiko. Kinerja mereka diuji di super-berat minyak mentah. Data-data yang ditampilkan, sebagai referensi, pada gambar. 6. Dapat diamati bahwa kopolimer blok non-fungsi menunjukkan kinerja yang serupa dengan yang formulasi komersial. Setelah kopolimer blok dengan molekul yang paling memadai berat molekul dipilih, diserahkan kepada reaksi fungsionalisasi; berbagai fungsi yang dicangkokkan pada ujung rantai. Air pindah dalam sampel super-berat minyak mentah, yang mengandung 9% dari fase air, yang dilaporkan pada Gambar 7. Peningkatan kinerja dapat dijelaskan terlebih dahulu mempertimbangkan bahwa demulsifiers FC-1 dan FC-2 terdiri dari kopolimer monodispersi dengan berat molekul rantai yang memadai. Sebaliknya, formulasi komersial campuran bimodal dari dua kopolimer, dengan panjang rantai yang tidak sesuai dengan berat molekul diperlukan untuk demulsification yang baik. Selain itu, jelas bahwa fungsionalisasi dari kontribusi kopolimer EOy-POx-EOy untuk meningkatkan kinerja dehidrasi ketika produk dosis dalam minyak bumi berat, seperti yang diungkapkan pada tes botol.
Dibuktikan bahwa pilihan kopolimer blok dengan berat molekul rata-rata yang tepat sangat penting untuk meningkatkan demulsifikasi minyak mentah, namun perpindahan air yang lebih besar dapat diperoleh ketika segmen EO sisi kopolimer blok yang disediakan dari fungsi amina.
Dengan tujuan untuk menentukan efek dari isi demulsifier pada kinerja dehidrasi, amina FC-1 difungsikan kopolimer blok, dengan berat molekul yang memadai, diperkenalkan minyak super-berat dengan tiga dosis yang berbeda: 200, 500 dan 800 ppm. Sebuah penghapusan air 22 %vol ditentukan setelah jangka waktu 10 jam (358 K) pada 200 ppm. Tingkat yang lebih besar koalesensi dari tetesan terdispersi dalam minyak mentah diamati setelah penambahan 500 ppm dari kopolimer difungsikan. Fraksi pemakaian air meningkat sampai nilai akhir dari 90% dengan konten yang FC-1 kopolimer difungsikan dari 500 ppm. Koalesensi awal rate meningkat ketika komponen FC-1 ditambah sampai 800 ppm. Perilaku ini jelas karena tingginya konsentrasi gradien yang mempromosikan difusi dari minyak fase ke tetesan air. Namun, terlepas dari koalesensi cepat, penghapusan air akhir tidak menambah substansial. Ini dapat dijelaskan dalam hal saturasi air-minyak antarmuka dengan molekul difungsikan pada 500 ppm. Di atas konsentrasi ini, jumlah interaksi destabilisasi pada permukaan tetesan tidak meningkat. Hasil ini ditunjukkan dalam gambar 9. Sebuah gambar dari botol yang digunakan dalam evaluasi dibahas di atas ditunjukkan pada gambar 10. Dapat diamati bahwa fungsi kopolimer FC-1 bukan hanya pemecahan emulsi yang baik, dan tetesan koalesensi, tetapi juga klarifikasi air yang baik dan didefinisikan dengan baik pada pemisahan interphases. FC-1 memiliki dua ujung kutub lebih (nitrogen dan oksigen atom) dibandingkan BC-3 (atom oksigen). Kedua heteroatom menghasilkan ikatan hidrogen dengan tetesan air tersebar di minyak mentah, yang lebih mungkin untuk FC-1 dari BC-3. Harus dicatat bahwa tingginya kandungan garam minyak mentah super berat meningkatkan kekuatan ionik tetesan air, yang meningkatkan koalesensi, sehingga pemecahan emulsi lebih cepat.
Penggunaan 500 ppm dalam pengolahan minyak mentah super berat tampak tinggi, tapi setelah meninjau literatur dunia, ditemukan informasi berikut menunjukkan pada Tabel 6. Pada konsentrasi dibawah 500 ppm [entri 6 (200 ppm) dan 7 (240 ppm)] beberapa demulsifiers menunjukkan efisiensi yang lebih baik dibandingkan FC-1, meskipun emulsi diperlakukan lebih ringan dan berisi air 5 kali lebih, dan pecahnya total emulsi itu mencapai 5 kali lebih cepat.
Akhirnya, penting untuk dicatat bahwa FC-1 membutuhkan waktu yang lebih lama dalam treatmen emulsi dengan kadar air kecil dan nilai gravitasi API, sehingga FC-1 memiliki kinerja yang relatif baik sebagai demulsifier dalam minyak super berat. Oleh karena itu, FC-1 dapat ditreatmen di aplikasi standar. Selain itu, konsentrasi misel kritis difungsikan polimer blok diukur dengan metode cincin Du Noy. FC-1, FC-2, FC-3 dan FC-4 mengurangi tegangan permukaan air dari 72,75 mN / m sampai 27-28 mN / m, dalam berbagai konsentrasi dari 5 sampai 2500 ppm. Namun, ia mengamati bahwa tidak terbentuk misel pada suhu kamar. Hal ini dapat dijelaskan oleh fakta air masih pelarut yang baik untuk panjang rantai tertentu polioksietilena segmen hidrofilik dari kopolimer.

BAB IV
KESIMPULAN

Dari uraian makalah ini dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Efisiensi dehidrasi dari produk kimia dalam minyak bumi tergantung pada sejumlah besar minyak mentah dan fisikokimia demulsifier parameter, berat molekul rata-rata (Mw) sangat sensitif terhadap komponen resin dan ukuran asphaltenes, yang berkontribusi untuk menstabilkan emulsi air dalam minyak mentah. 2. Pemilihan kopolimer blok dengan Mw berat molekul memungkinkan memperoleh penghapusan air yang tepat dan efisien. Namun, dehidrasi kinerja ini masih dapat lebih ditingkatkan ketika kelompok AOH di kopolimer end rantai digantikan oleh penghentian amina. 3. Jumlah air yang dikeluarkan dari minyak bumi yang jauh lebih tinggi dari yang diperoleh ketika kombinasi kopolimer komersial, dan non-difungsikan polieter (dengan berat molekul yang memadai) ditambahkan ke dalam minyak mentah. Kinerja yang luar biasa ini terutama dapat disebabkan oleh peningkatan interaksi antara fase berair, dan amina yang dicangkokkan ke lengan EO dari molekul demulsifier. 4. Pemilihan dehidrasi kopolimer, dengan derajat polimerisasi yang memadai, juga merupakan faktor penting dari pemisahan air. Semakin tinggi kandungan demulsifying, semakin tinggi penghapusan air sampai dosis optimal tercapai. Hal ini dapat diamati pada minyak ini, bahwa konten yang lebih tinggi dari 500 ppm tidak memberikan kontribusi untuk meningkatkan fraksi fase berair dihapus. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh kejenuhan air / minyak interfase dengan rantai kopolimer difungsikan. Hal ini bisa dilihat dengan jelas bahwa FC-1 ditampilkan relatif tinggi demulsifier kinerja dalam minyak super berat.